亞病毒

亞病毒（subviruses）是一類比病毒更為簡單，僅具有某種核酸不具有蛋白質，或僅具有蛋白質而不具有核酸，能夠侵染動植物的微小病原體。不具有完整的病毒結構的一類病毒稱之為亞病毒，包括類病毒、擬病毒、朊病毒。

病毒連細胞結構都沒有，所以稱為非細胞生物。它是微生物中最小的生命實體，它的組成簡單。病毒粒體中僅含有一種核酸（DNA或RNA）及蛋白質。它們具有專性寄生性，必須在活細胞中才能增殖。因此根據宿主的不同，有動物病毒、植物病毒、細菌病毒（噬菌體）等多種類型。

有的病毒甚至沒有蛋白質，只含有具有單獨侵染性的較小型的核糖核酸（RNA）分子（類病毒），或只含有不具備單獨侵染性的RNA（擬病毒）和沒有核酸而有感染性的蛋白質顆粒（朊病毒）。我們把它們統稱為亞病毒。

20世紀70年代初期，美國學者Diener及其同事在研究馬鈴薯紡錘塊莖病病原時，觀察到病原無病毒顆粒和抗原性、對酚等有機溶劑不敏感、耐熱(70℃~75℃)、對高速離心穩定(說明其低分子量)、對RNA酶敏感等特點。所有這些特點表明病原並不是病毒，而是一種遊離的小分子RNA。從而提出了一個新的概念—類病毒(Viroid)。在這個概念提出之前，人們一直認為，由蛋白質和核酸兩種生物多聚體構成的體系，是原始的生命體系，從未懷疑病毒是複雜生命體系的最低極限。

類病毒是一類能感染某些植物致病的單鏈閉合環狀的RNA分子。類病毒基因組小，分子量為1×10的5次方。已測序的類病毒變異株有100多個，其RNA分子呈棒狀結構，由一些鹼基配對的雙鏈區和不配對的單鏈環狀區相間排列而成。它們一個共同特點就是在二級結構分子中央處有一段保守區。類病毒通常246~399個核苷酸。如馬鈴薯紡錘塊莖類病毒(Potato spindle tuber viroid，PSTVd，Vd是用來與病毒加以區別)是由359個核苷酸單位組成的一個共價閉合環狀RNA分子，長約50A~70nm。

所有的類病毒RNA沒有mRNA活性，不編碼任何多肽，它的複製是藉助寄主的RNA聚合酶II的催化，在細胞核中進行的RNA到RNA的直接轉錄。

類病毒能獨立引起感染，在自然界中存在著毒力不同的類病毒的株系。PSTVd的弱毒株系只減產10%左右，而強毒株可減產70%~80%。

所有的類病毒均能通過機械損傷的途徑來傳播，經耕作工具接觸的機械傳播是在自然界中傳播這種病害的主要途徑。有的類病毒，如PSTVd還可經種子和花粉直接傳播。類病毒病與病毒病在癥狀上沒有明顯的區別，病毒病大多數典型癥狀也可以由類病毒引起。類病毒感染後有較長的潛伏期，並呈持續性感染。

不同的類病毒具有不同的宿主範圍。如對PSTVd敏感的寄主植物就數以百計，除茄科外，還有紫草科、桔梗科、石竹科、菊科等。柑桔裂皮類病毒(Citrus exocortis viroid，CEVd)的寄主範圍比PSTVd要窄些，但也可侵染蜜柑科，菊科，茄科，葫蘆科等50種植物。

是目前已知最小的可傳染的致病因子，比普通病毒簡單。類病毒是無蛋白質外殼保護的遊離的共價閉合環狀單鏈RNA分子，侵入宿主細胞后自我複製，並使宿主致病或死亡。類病毒的分子量在0.5～1.2×10^5，是已知的最小RNA衛星環死病毒大小的1/4。1971年首次報道的馬鈴薯紡錘形塊莖病類病毒(PSTV)只有359個核苷酸，最小的草矮生類病毒(HSV)僅含290～300個核苷酸，較大的柑桔裂皮病類病毒(CEV)亦只含371個核苷酸。關於類病毒的感染和複製機理尚不清楚。

最先是由T.O.Diener等人(1969)在馬鈴薯纖塊莖病電的病株上首先發現的，在鏡下可見到這RNA分子呈50nm長的桿狀分子，共有359個鹼基對，並證實是遊離的RNA，為此正式命名為類病毒。它通常在宿主細胞核內，藉助汁液傳染，分子量75000～130000，是最小病毒的八十分之一。后又相繼在菊花矮縮病(chrysanthemum stunt)、菊花綠斑病(chrysanthenum chlorotic mottle)、柑橘剝皮病(citrus excortis)等患病植株中分離到低分子量的病原RNA。推測它也可能存在於其他植物、動物甚至人體內。絕大部分類病毒均具有共同的結構特徵：

(1)位於棒狀結構中心有一個高度保守的序列；

(2)靠近這一保守中心區的左側有一個多聚嘌呤區；

(3)棒狀結構左側序列保守性強，右側變異性大。它可能是通過核苷酸序列或結構改變直接與寄主細胞相互作用、干擾細胞的代謝而致病。

美國學者S.B.Prusiner因發現了羊瘙癢病致病因子—朊病毒（1982年），而獲得了1997年的諾貝爾生理和醫學獎。朊病毒(Virino)亦稱蛋白侵染因子(Prion，Proteinaceous infectious agents)，是一種比病毒小、僅含有疏水的具有侵染性的蛋白質分子。

純化的感染因子稱為朊病毒蛋白(Prion protein，PrP)。致病性朊病毒用PrPSC表示，它具有抗蛋白酶K水解的能力，可特異地出現在被感染的腦組織中，呈澱粉樣形式存在。

許多致命的哺乳動物中樞神經系統機能退化症均與朊病毒有關，如人的庫魯病（kuru，一種震顫病）、克雅氏症(Creutzfeldt-JakobDisease，CJD，一種早老年痴獃病)、致死性家族失眠症(Fatal Familiar Insomnia，FFI)和動物的羊瘙癢病(Scrapie)、牛海綿狀腦病(Bovine Spongiform Encephalopathy，BSE或稱瘋牛病mad cow disease) 海綿狀腦病(Feline Spongifoem Encephalopathy，FSE)等。

正常的人和動物細胞DNA中有編碼PrP的基因，其表達產物用PrPc表示，相對分子量為33~35kDa。正常細胞表達的PrPc與羊瘙癢病的PrPsc為同分異構體，PrPC與PrPSC有相同的氨基酸序列，PrPC有43%的α螺旋和34%的β摺疊，而PrPSC約有34%的α螺旋和43%的β摺疊。多個摺疊使PrPSC溶解度降低、對蛋白酶的抗性增加。

既然PrPSC是一種蛋白質而且不含任何核酸，那麼它在人或動物體內又是如何進行複製，如何進行傳播的呢? Prusiner等提出了雜二聚機制假說，既PrPSC單分子為感染物，從PrPC單體分子慢慢改變構象，形成PrPSC單體分子，中間經過PrPC-PrPSC雜二聚物，然後再轉變為PrPSC-PrPC。在這個過程中，有未知蛋白（proteinX）可能起著調整PrPC轉化或維持PrPSC形態的作用。這個二聚物解離又釋放新的PrPSC，因此不斷“複製”下去。

20世紀80年代以來，在澳大利亞陸續從絨毛煙、苜蓿、莨菪和地下三葉草上發現了四種新的植物病毒。這些病毒的蛋白質衣殼內都含有兩種RNA分子，一種分子量為1.5×106Da的線狀RNA1，另一種為分子量約為105Da的類似於類病毒的環狀RNA2，這種RNA2分子被稱為擬病毒(Virusoid)。擬病毒有兩種分子結構，一是環狀RNA2，二是線狀RNA3。RNA2和RNA3是由同一種RNA分子所呈現的兩種不同構型，其中RNA3可能是RNA2的前體，即RNA2是通過RNA3環化而形成的。

類病毒的發現，是20世紀下半葉生物學上的重要事件，開闊了病毒學的視野。它為進一步研究植物中可能存在的類病毒病開闢了一個新的方向。

朊病毒的發現在生物學界引起震驚，因為它與公認的“中心法則”即生物遺傳信息流的方向是“DNA/RNA→蛋白質”的傳統觀念相抵觸。Prusiner等人闡明羊瘙癢病的發病機制是由於朊病毒分子構象的改變而致病。這一發現開闢了病因學的一個新領域，可能對其他傳染性海綿狀腦病的發病原理和病因性質，提供一條新的思路，對生物科學的發展具有重大意義。